吉天星闻| 天眼瞰黄河，科技锁冰凌
2025-04-14
苏州一号卫星（吉天星A-03星）和吉林大学一号卫星（吉天星A-01星）是吉天星舟自主研发的光学遥感试验星座的新一代光学遥感首发双星。卫星搭载自主研发的“高时效、高几何、高光谱”光学相机，具备常规和动中成像能力，地面全色、多光谱、高光谱分辨率为3m，幅宽为15km。
吉天星舟依托吉天双星，在2024年10月24日至2025年3月9日期间，面向黄河凌汛，利用非沿轨一次过境曲线成像技术针对黄河宁夏至内蒙古与黄河山东段进行多次观测。
历史上，受河道淤积和气候变化影响，地处“几”字湾顶端的黄河宁蒙段与山东河段等曾发生过多次凌汛灾害，仅建国之后，在宁蒙段1951-2011年就发生过凌灾88次，平均每年约1.5次，给黄河沿岸造成众多人员伤亡和巨大的经济损失。
黄河凌汛是指黄河在冬季结冰和春季开河时，因冰凌阻塞河道导致水位急剧上涨的现象，主要发生在从低纬度流向高纬度的河段。黄河凌汛主要由热力因素和河道特征共同导致。由于黄河部分河段从低纬度流向高纬度（如宁夏至内蒙古、河南至山东），冬季下游（高纬）气温更低先结冰，而上游（低纬）仍为流水，导致冰凌在下游堆积形成冰塞；春季上游先解冻，冰水混合物冲向下游，若下游冰层尚未融化，则易形成冰坝，壅高水位引发凌汛。此外，窄弯、浅滩等河道形态会加剧冰凌卡塞，同时流量突变（如水库放水）或气温骤升（“武开河”）也会增加溃坝风险。
图 1 流凌实拍
（来源：黄河水利科学研究院-微信公众号）
目前针对黄河防凌已有众多监测预警的“黑科技”，包括雷达无人机、声呐侦察机、野外科学观测研究站、“三条黄河”联动决策等。遥感技术可以为凌汛防控提供高效手段，通过大范围、快速监测，可获取冰盖分布、冰厚变化及冰坝形成位置，弥补传统观测的不足，提前预警高风险河段，辅助水库调度和破冰作业。此外，遥感技术还能快速评估灾情，并为研究气候变化对凌汛的影响提供长期数据支撑，显著提升防灾能力。
图 2 黄河防凌示意图
（李国英·黄河答问录：黄河水利出版社，2009）
非沿轨一次过境曲线成像技术突破了传统严格沿轨道方向成像的限制，使卫星能够沿任意曲线目标的走向（弧形、S型等）进行成像，实现重点流域、管线、道路、边境、海岸带等线状目标的高效观测，将遥感卫星的综合成像效能提升一个数量级。吉天双星是具备非沿轨一次过境曲线成像技术的唯一可产业化、业务化运行的卫星，位居国际先进水平！
吉天星舟利用非沿轨一次过境曲线成像技术针对黄河宁夏至内蒙古与黄河山东段进行多次成像，获得了多期黄河不同河段的遥感影像。下图为2024年10月24日至2025年3月9日黄河五原县与杭锦旗交界3期黄河遥感影像对比图，包括了凌汛期前、封河期、开河期的观测数据。
图 3 黄河五原县与杭锦旗交界不同时相对比图
下图为12月9日流凌期黄河包头段概览图：
图 4 流凌期黄河包头段概览图
图 5 流凌期黄河包头段影像局部图
下图为封河期内3个时相的黄河巴音陶亥镇至三棵柳村段遥感影像对比图，2月8日干流达到最大冰封长度，2月9日该河段存在明显的流凌，局部存在冰冻现象。
图 6 黄河-巴音陶亥镇至三棵柳村不同时相对比图
下图为3月11日开河期黄河巴彦淖尔河段概览图：
图 7 黄河巴彦淖尔段开河期概览图
下图为黄河巴彦淖尔段开河期影像局部图：
图 8 黄河巴彦淖尔段开河期影像局部图
下图为2月7日封河期黄河山东段概览图：
图 9 封河期黄河山东段概览图
下图为黄河山东段封河期影像局部图：
图 10 黄河山东段封河期影像局部图
